压裂施工过程中的井底压力计算
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低渗透油藏压裂水平井产能计算方法
第23卷 第2期2009年4月现 代 地 质GEOSC IENCEVol 23 No 2Apr 2009低渗透油藏压裂水平井产能计算方法牟珍宝1,2,袁向春2,朱筱敏1(1 中国石化石油勘探开发研究院,北京 100083;2 中国石油大学资源与信息学院,北京 102249)收稿日期:2008 07 11;改回日期:2008 11 15;责任编辑:孙义梅。
作者简介:牟珍宝,女,工程师,博士后,1969年出生,油气田开发工程专业,主要从事油气地质和开发工程的科研工作。
Ema i :l ch i n a_baby123@s i na co m 。
摘要:针对低渗透油藏存在启动压力梯度和压敏效应的问题,在前人研究的基础上,根据水电相似原理,应用等值渗流阻力法,建立了压裂水平井补孔和不补孔两种情况下的产能公式,并且与其他压裂水平井产能公式与数值模拟结果进行了对比。
对比结果表明:如果水平井压裂后补孔,建议使用本研究建立的公式;如果压裂后不补孔,建议使用郎兆新的计算公式。
建立的压裂水平井产能公式,对目前低渗透油藏利用水平井进行开发具有重要的理论和现实意义。
关键词:低渗透油藏;压裂;水平井;产能;开发中图分类号:T E34 文献标志码:A 文章编号:1000-8527(2009)02-0337-04The Calcul ati ngM ethod of H orizontalW ells w ith Hydraulic Fracturesfor Low Per m eability ReservoirsMU Zhen bao 1,2,YUAN X iang chun 2,Z HU X iao m i n1(1 Explora tion and P ro d uction R esearc h In stit u te ,SI NOPEC,B eiji ng 100083,Ch i na;2 Fa c u lt y of Na t ura l Re source and Infor ma tion Technol ogy,Ch i na Un i versit y o f P etrole um,B eiji ng 102249,China )Abst ract :Based on the proble m for the starti n g pressure grad ient and str ong stress sensitivity fo r the l o w per m eab ility reservo irs ,the paper has established the production for mu la for horizonta lw e lls w ith hydraulic fractures i n d ifferent circum stances .If horizontal w ells w ith hydrau lic fract u res are no t partia ll y perfora ted ,the established producti o n for m ula w ill be an e ffective m ethod ,and if horizontal w ells w ith hydraulic fractures are par tiall y perfora ted ,the Langzhaox i n producti o n for m u la w ill be an effecti v e m ethod i n stead of o ther d ifferentm eth ods for ho rizon talw e lls w ith hydraulic fractures .The estab lished producti o n for mu la of the horizonta lw ells w ith hydrau lic fractures has an i m portant t h eoretica l and practicalm ean i n gs f o r lo w per m eab ility reservo irs .Key wor ds :lo w per m ea b ility reservo i r ;hydrauli c fracturi n g ;hori z ontalw el;l producti o n ;develop m e nt0 引 言利用水平井开发低渗透油藏,虽然在一定程度上提高了低渗透油藏的开发效果,但由于渗透率较低,水平井产能也较低。
压裂试气施工方案
压裂试气施工(一）设备选型及主要施工装备见表5（二）井口采气树完井井口采用KQ78/65-70(EE—1。
5级9阀)采气井口。
（三）洗井射孔液设计1、洗井液:清水2、射孔液配方:1.0%KCL+清水。
设计配制50m3表6 射孔液添加剂设计量（四）试气施工程序搬迁安装→通井→洗井→试压→第一层射孔→压裂改造第一层→投球→压裂改造第二层→投球→压裂改造第三层→投球→压裂改造第四层→投球→压裂改造第五层→带压下管柱→排液→求产、产气剖面测试。
1、搬迁安装2、连接地面放喷流程3、套管滑套以上通井作业3。
1采用2。
0″连续油管加专用通井规进行通井，先通至2500m，降低油管下放速度，缓慢通至2600m，通井过程中，严禁通井规碰撞滑套位置（最上端套管滑套位置2631。
00m)3.2 通井时要平稳操作，下放管柱的速度控制在10-20m/min，通井到距设计位置100m 时，钻具下放速度不得超过5-10m/min。
3。
3 通井中途若遇阻、卡，悬重下降不能超过10-20KN,平稳活动管柱,严禁猛顿、猛放及硬压，使通井规慢慢通过，钻具上下活动无阻卡时，继续向下通井;若上提下放活动无效，应起出通井规进行检查，认真分析原因及时汇报，以便制定下步措施。
3。
4 资料录取:通井规外径、长度、通井深度、通井过程遇阻、遇卡深度及有关数据、调整后洗井钻具位置。
4、洗井及试压4。
1 通井合格后按标准安装好井口。
4。
2 准备井筒容积2。
5倍的洗井液，并按设计射孔液配方准备足量的添加剂。
4。
3 采用正循环洗井,要求排量大于600L/min，连续循环1.5周以上,洗至合格。
4.4 井筒正替优质射孔液，射孔液配方：按照“施工液体设计”执行;4.5 洗井合格后，对井筒和井口按标准进行试压，要求打压60MPa，历时30min压力下降≤0。
7MPa为合格.4.6 对防喷器、防喷井口进行试压,要求打压25MPa—45MPa-60MPa，不刺不漏，历时30min压力下降≤0。
第2章 井下各种压力的概念及其相互关系
第二章 井下各种压力的概念及其相互关系一 压力压力是井控工作中最主要的概念之一。
正确理解井下各种压力的概念及其相互关系对于掌握井控技术和防止井喷是非常重要的。
1、压力的定义压力也称压强，是指物体单位面积上所受的垂直力。
2、压力的数学表达式SF P 式中：P —压力，N/m 2F —作用于面积S 上的垂直力，NS —面积，m 23、压力的单位及换算压力的国际标准制单位是帕斯卡，简称帕，符号是Pa 。
1帕就是1 m 2面积上受到1N 的垂直力时形成的压力，即 1Pa = 1 N/m 2压力的单位帕是一个相对较小的单位。
为了现场应用的方便，常使用千帕(KPa)和兆帕(MPa)两个单位，即1 MPa=1000 KPa=106 Pa与过去常用的工程大气压(kgf/cm 2)的换算关系是1 MPa= 10.194 kgf/cm2 1 kgf/cm 2= 98.067 KPa粗略计算时，可认为1 kgf/cm 2 = 100 KPa = 0.1MPa另外，压力的国际工程单位是巴(bar)，1bar=1.01972kgf/cm 2 英制中，压力的单位是psi 。
1psi 即1平方英寸面积上受到1磅的垂直力。
与兆帕的换算关系是 1000psi= 6.895MPa二静液压力1、静液压力的定义静液压力是由静止液体的重力产生的压力。
其大小取决于液体的密度和液体的垂直高度，与液体的断面形状无关。
2、静液压力的计算P=ρgH式中：P--静液压力，MPaρ--液体密度，g/cm3g--重力加速度，0.00981H--液柱的垂直高度，m在陆上钻井作业中，H为井眼的垂直深度，起始点自转盘面算起，液体的密度为钻井液的密度。
例1 某井钻至井深2000米处，所用钻井液密度为1.2 g/cm3,求井底处的静液压力。
解：P=ρgH = 1.2×0.00981×2000 = 23.5 MPa三地层压力1、地层压力的定义地层压力是指地下岩石孔隙内流体的压力，也称孔隙压力。
水力压裂
携砂液
防止井筒沉砂。
水力压裂技术
压裂液的性能要求： ①滤失少： ③摩阻低： 造长缝、宽缝 取决于它的粘度与造壁性
②悬砂能力强：取决于粘度 摩阻愈小，用于造缝的有效功率愈大
④稳定性好： 热稳定性和抗机械剪切稳定性 ⑤配伍性好： 不应引起粘土膨胀或产生沉淀而堵塞油层 ⑥低残渣： ⑦易返排： 以免降低油气层和填砂裂缝的渗透率 减少压裂液的损害
1 x1 x E
x2
E
y
x3
E
z
水力压裂技术
由于存在侧向应力的约束，则：
x x1 x 2 x 3
令： x 得：
1 x y z 0 E
y
x y
1
z
考虑到构造应力等因素的影响，可以得到最大、最小水平 侧压系数 主应力为：
水力压裂技术
(二)井壁上的应力 1.井筒对地应力及其分布的影响
地层三维应力问题转化为二维方法处理
y H (1) 当 当 r ， ra a x (2) ， x y 时， (3) 随着 时， 2 2的增加， 3 H ， 2 x x y min 0 ,180 y
3
压缩并使油藏流 体流动的压差
使压裂液滤失于 储层内的压差 裂缝壁面滤 饼的压力差
水力压裂技术
（三）具有造壁性压裂液滤失系数CⅢ
滤失系数CⅢ是由实验方法测定
加压口
滤 失 量 ml
α
Vsp
tg m
筛座 （含滤纸或岩心片） 出液口 图4-4 静滤失仪示意图
0
1
2 3min 4 时间，
水力压裂设计PPT课件
H
Khristianovich、
Geertsma、Deklerk
L(t)
Daneshy
2 假设条件
(1)岩石为均质各向同性。
(2)岩石变形服从线弹性应力应变关系。 (3)流体在缝内作一维层流流动, 缝高方向
裂缝呈矩形。 (4)缝中X方向压降由摩阻产生, 不考虑动
能和势能影响。 (5)裂缝高度和施工排量恒定。
清孔液、前垫液、预前置液）
对压裂液的性能要求
(1) 与地层岩石和地下流体的配伍性； (2) 有效地悬浮和输送支撑剂到裂缝深部； (3) 滤失少 ； (4) 低摩阻 ； (5) 低残渣、易返排 ； (6) 热稳定性和抗剪切稳定性 。
压裂液对储层的伤害
✓压裂液在地层中滞留产生液堵 ✓地层粘土矿物水化膨胀和分散运移产生
浮 力阻 颗粒 力 重力
概念
— 自由沉降 — 干扰沉降
受力分析
— 固体颗粒的重力 — 流体对固体颗粒的浮力 — 颗粒的运动阻力
浮 力阻 颗粒 力 重力
重力 浮力 阻力
Fg
6
d
3 P
P
g
Fb
6
d
3 P
f
g
Fd
CD
1 2
f
U
2 P
A
CD
8
f
d
P2U
2 P
F=Fg-Fb 当F＝Fd时
UP
[ 4d p (P f 3CD f
— 颗粒的表面是粗糙的； — 颗粒的形状是不对称的 不规则颗粒的沉降速度小于球形颗粒的沉降速度
支撑剂在幂律液体中的沉降
用视粘度a代替
a KD n1
UP
d
2 P
(
P
Khristianovich、
Geertsma、Deklerk
L(t)
Daneshy
2 假设条件
(1)岩石为均质各向同性。
(2)岩石变形服从线弹性应力应变关系。 (3)流体在缝内作一维层流流动, 缝高方向
裂缝呈矩形。 (4)缝中X方向压降由摩阻产生, 不考虑动
能和势能影响。 (5)裂缝高度和施工排量恒定。
清孔液、前垫液、预前置液）
对压裂液的性能要求
(1) 与地层岩石和地下流体的配伍性； (2) 有效地悬浮和输送支撑剂到裂缝深部； (3) 滤失少 ； (4) 低摩阻 ； (5) 低残渣、易返排 ； (6) 热稳定性和抗剪切稳定性 。
压裂液对储层的伤害
✓压裂液在地层中滞留产生液堵 ✓地层粘土矿物水化膨胀和分散运移产生
浮 力阻 颗粒 力 重力
概念
— 自由沉降 — 干扰沉降
受力分析
— 固体颗粒的重力 — 流体对固体颗粒的浮力 — 颗粒的运动阻力
浮 力阻 颗粒 力 重力
重力 浮力 阻力
Fg
6
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P
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2 P
F=Fg-Fb 当F＝Fd时
UP
[ 4d p (P f 3CD f
— 颗粒的表面是粗糙的； — 颗粒的形状是不对称的 不规则颗粒的沉降速度小于球形颗粒的沉降速度
支撑剂在幂律液体中的沉降
用视粘度a代替
a KD n1
UP
d
2 P
(
P
第二章井下各种压力的概念
10 江苏油田井控技术培训学校
在井下作业中，井内液柱压力的下限要与地层 压力相平衡，即不污染油气层，又能保证井控安 全。而其上限则不应超过地层的破裂压力，以避 免压裂地层造成井漏。尤其是地层压力差别较大 的裸眼井段，如措施不当会造成先漏后喷的问题。 破裂压力是制定施工措施、确定最大关井套压的 重要依据。
19 江苏油田井控技术培训学校
压力的表示方法
我国石油作业现场有4种压力的表示方法。
1.用压力单位表示：
这是一种直接表示法，如100 kPa、10 MPa。
2.用压力梯度表示：
压力梯度是指单位深度或高度地层压力的变化量， 即单位井深压力的变化值。计算公式为： G＝p/H＝10-3ρg＝0.009 81ρ （2-2）
1 江苏油田安全培训中心
井下各种压力的概念
静液压力，地层压力，上覆岩层压力，地层破裂 压力，井底压力，压差，压力损失，激动压力和 抽吸压力。
压力的表示方法
2 江苏油田井控技术培训学校
静液压力
静液压力是由静止液体重力产生的压力。
3 江苏油田井控技术培训学校
如图2-1所示。静液压力是液柱密度 和垂直高度的函数，其大小取决于 液柱密度和垂直高度。 ph＝10-3gH ＝0.009 8H （2-1） 式中 ph——静液压力，MPa； g——重力加速度，9.81 m/s2； ——液体密度，g/cm3； H——液柱的垂直高度，m。
4 江苏油田井控技术培训学校
例2-1：如图2-1所示，井内井液的密度为1.20 g/cm3，地层水的密度为1.07 g/cm3，求3 000 m 处的静液压力及地层孔隙内流体的压力。
解：井液静液压力： pm＝10-3gH＝10-3×1.20×9.81×3 000＝35.316 （MPa） 地层孔隙内流体的压力： pp＝10-3gH＝10-3×1.07×9.81×3 000＝31.49（MPa）
在井下作业中，井内液柱压力的下限要与地层 压力相平衡，即不污染油气层，又能保证井控安 全。而其上限则不应超过地层的破裂压力，以避 免压裂地层造成井漏。尤其是地层压力差别较大 的裸眼井段，如措施不当会造成先漏后喷的问题。 破裂压力是制定施工措施、确定最大关井套压的 重要依据。
19 江苏油田井控技术培训学校
压力的表示方法
我国石油作业现场有4种压力的表示方法。
1.用压力单位表示：
这是一种直接表示法，如100 kPa、10 MPa。
2.用压力梯度表示：
压力梯度是指单位深度或高度地层压力的变化量， 即单位井深压力的变化值。计算公式为： G＝p/H＝10-3ρg＝0.009 81ρ （2-2）
1 江苏油田安全培训中心
井下各种压力的概念
静液压力，地层压力，上覆岩层压力，地层破裂 压力，井底压力，压差，压力损失，激动压力和 抽吸压力。
压力的表示方法
2 江苏油田井控技术培训学校
静液压力
静液压力是由静止液体重力产生的压力。
3 江苏油田井控技术培训学校
如图2-1所示。静液压力是液柱密度 和垂直高度的函数，其大小取决于 液柱密度和垂直高度。 ph＝10-3gH ＝0.009 8H （2-1） 式中 ph——静液压力，MPa； g——重力加速度，9.81 m/s2； ——液体密度，g/cm3； H——液柱的垂直高度，m。
4 江苏油田井控技术培训学校
例2-1：如图2-1所示，井内井液的密度为1.20 g/cm3，地层水的密度为1.07 g/cm3，求3 000 m 处的静液压力及地层孔隙内流体的压力。
解：井液静液压力： pm＝10-3gH＝10-3×1.20×9.81×3 000＝35.316 （MPa） 地层孔隙内流体的压力： pp＝10-3gH＝10-3×1.07×9.81×3 000＝31.49（MPa）
井眼内压力及相互关系
井眼内压力及相互关系一、钻井液静液压力1、定义：由静止钻井液自身质量所产生的压力。
2、计算公式：钻井液静液压力=9.8×钻井液密度×液柱的垂直高度。
从公式中可以看出，静液压力的大小，只和液体的密度、液柱的垂直高度有关，和截面形状无关。
二、压力梯度1、定义：每增加单位垂直深度（或高度）压力的增加值称为压力梯度。
2、表达式：压力梯度=压力÷高度=液体密度×9.8三、地层压力1、定义：指岩石孔隙中流体所具的压力。
2、地层压力的分类（1）正常地层压力：指从地表到地下该地层处的静液压力。
（9.8----10.486千帕/米）（2）异常高压：指地层压力梯度高于正常压力梯度时。
称为异常高压。
（3）异常低压：指压力梯度低于正常压力梯度称异常低压。
3、地层压力的表示方法（1）用压力的具体数值表示。
（2）用地层压力梯度表示。
（3）用等效钻井液密度表示。
（4）用压力系数表示。
即：某点地层压力与该深度淡水柱的静液压力之比。
四、地层破裂压力1、定义：是指地层抵抗水力压裂的能力，换句话说：指某一深度地层发生破裂或裂缝时所能承受的压力。
2、地层破裂压力梯度：指每增加单位垂深度（或高度）地层破裂压力的增加值称为地层破裂压力梯度3、计算公式地层破裂压力梯度=地层破裂压力÷垂直深度=9.8×地层破裂压力当量钻井液密度。
4、地层破裂压力实验操作步骤钻完水泥塞，再钻进（第一个沙层）3米左右，上提钻具，用地面防喷器关井，小排量(0.8---1.32升/秒)向井内缓慢注如钻井液(最好用水泥车)记录不同时间的泵入量和井口压力，开始泵入量和压力呈直线关系,当偏离直线的点即为该地层的破裂压力对应的井口压力。
即套管鞋处最大允许关井套压五、波动压力1、抽吸压力指钻柱向上运动时井内钻井液向下流动使井底压力减小的压力叫抽吸压力。
2、激动压力指钻柱向下运动时，井内钻井液向上流动时，使井底压力增加的压力。
第6章 水力压裂技术(20130325)
基本步骤：
①预测不同裂缝长度和导流能力下的产量，并 绘制产量与缝长和无因次导流能力关系曲线
②根据产量要求，优选裂缝参数 ③选择支撑剂类型 ④确定尾随支撑剂体积和尾随比 ⑤根据地层条件选择压裂液
返回
水力压裂施工现场
水力压裂施工现场
水力压裂施工现场
水力压裂施工现场
地面砂比：
支撑剂体积与压裂液体积之比。
在忽略裂缝内流动阻力的情况下，可以认为裂缝内的 FRCD从缝端到井底是线性增加的，因而要求砂浓度呈线性 增加。
全悬浮型支撑剂分布特点：
适合于低渗透率地层，不需要很高的填砂裂缝导流能 力就能有很好的增产效果；支撑面积很大，能最大限度地 将压开的面积全部支撑起来。
FRCD＝Wf˙Kf＝（KW）f
裂缝参数：Lf，FRCD，是最关键的因素； 最大缝宽： Wmax， Wf
4 Wmax
动态缝宽：施工过程中的裂缝宽度；～10mm 支撑缝宽：裂缝闭合后的宽度 W支；3～5mm。
一、支撑剂的要求 1.粒径均匀；
2.强度大，破碎率小； 3.圆度和球度高；
4.密度小； 5.杂质少。
(一)全悬浮型支撑剂分布 高粘压裂液：
压裂液粘度足以把支撑剂完全悬浮起来，在整个施 工过程中没有支撑剂的沉降，停泵后支撑剂充满整个裂 缝内，因而携砂液到达的位置就是支撑裂缝的位置。
裂缝闭合后的砂浓度(铺砂浓度)：
是指单位体积裂缝内所含支撑剂的质量。 裂缝内的砂浓度(裂缝内砂比)：
指单位裂缝面积上所铺的支撑剂的质量。
3.水力压裂增产增注原理
（1）降低井底附近地层渗流阻力。
（2）改变了流动形态，由径向流→双线性流（地
层线性流向裂缝，裂缝内流体线性流入井筒）。
4.水力压裂过程
①预测不同裂缝长度和导流能力下的产量，并 绘制产量与缝长和无因次导流能力关系曲线
②根据产量要求，优选裂缝参数 ③选择支撑剂类型 ④确定尾随支撑剂体积和尾随比 ⑤根据地层条件选择压裂液
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水力压裂施工现场
水力压裂施工现场
水力压裂施工现场
水力压裂施工现场
地面砂比：
支撑剂体积与压裂液体积之比。
在忽略裂缝内流动阻力的情况下，可以认为裂缝内的 FRCD从缝端到井底是线性增加的，因而要求砂浓度呈线性 增加。
全悬浮型支撑剂分布特点：
适合于低渗透率地层，不需要很高的填砂裂缝导流能 力就能有很好的增产效果；支撑面积很大，能最大限度地 将压开的面积全部支撑起来。
FRCD＝Wf˙Kf＝（KW）f
裂缝参数：Lf，FRCD，是最关键的因素； 最大缝宽： Wmax， Wf
4 Wmax
动态缝宽：施工过程中的裂缝宽度；～10mm 支撑缝宽：裂缝闭合后的宽度 W支；3～5mm。
一、支撑剂的要求 1.粒径均匀；
2.强度大，破碎率小； 3.圆度和球度高；
4.密度小； 5.杂质少。
(一)全悬浮型支撑剂分布 高粘压裂液：
压裂液粘度足以把支撑剂完全悬浮起来，在整个施 工过程中没有支撑剂的沉降，停泵后支撑剂充满整个裂 缝内，因而携砂液到达的位置就是支撑裂缝的位置。
裂缝闭合后的砂浓度(铺砂浓度)：
是指单位体积裂缝内所含支撑剂的质量。 裂缝内的砂浓度(裂缝内砂比)：
指单位裂缝面积上所铺的支撑剂的质量。
3.水力压裂增产增注原理
（1）降低井底附近地层渗流阻力。
（2）改变了流动形态，由径向流→双线性流（地
层线性流向裂缝，裂缝内流体线性流入井筒）。
4.水力压裂过程
压裂中不同压力的概念(2014.09.12)
������_������������������
������_������ ������_���������������_������������=������_������������������+������_ℎ������������������−������_(������������������������ ������������������������������������������������)
油管摩擦压力，井壁摩擦压力，此压力是当流体注入井眼时由摩擦效应产生的压力损失。
������_������������
〖∆������〗_������������ ∆������_������������������������ 〖∆������〗_(������������������������ ������_������������������ ������_������
������_������������������
������_ℎ������������������ ������_(������������������������ ������������������
������_ℎ 流体压头静水压力或流体压头，由井眼中的流体液柱压力产生，与井深与流体密度有关。
压裂中不同压力的概念（2014.09.12）
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 名称 注入压力 静水压头 管壁摩擦压力 井底注入压力 射孔孔眼摩擦压力 弯曲压力 近井摩擦 瞬时关井压力 闭合压力 延伸压力 压裂液压力 净压力 代号 释义 WHP HH STP 井口压力、地面处理压力，此压力是井口处压裂泵必须克服的压力。
射孔孔眼摩擦压力
〖∆������〗_pf=0.2369 (������^2 ������_������)/(〖������^2〗_������������������������ 〖������^2〗_������ 〖������^2〗_������ )
井眼与地层之间的压力及其平衡关系
井眼与地层之间的压⼒及其平衡关系井眼与地层之间的压⼒及其平衡关系⼀、静液压⼒Pm静液压⼒是由井内静液柱的重量产⽣的压⼒，其⼤⼩只取决于液体密度和液柱垂直⾼度。
静液压⼒Pm计算公式：Pm＝ 0.0098ρm Hm （2—1）式中：Pm — 静液压⼒，MPa；ρm— 钻井液密度，g/cm3；Hm— 液柱垂直⾼度，m。
静液压⼒梯度Gm计算公式：Gm ＝ Pm/ Hm ＝ 0.0098ρm （2—2）式中：Gm — 静液压⼒梯度，MPa/m。
⼆、地层压⼒PP地层压⼒是指作⽤在地层孔隙中流体上的压⼒，也称地层孔隙压⼒。
地层压⼒PP计算公式：PP＝0.0098ρP HP （2—3）式中：PP — 地层压⼒，MPa；ρP— 地层压⼒当量密度，g/cm3；Hm— 地层垂直⾼度，m。
地层压⼒梯度GP计算公式：GP ＝ PP/ HP ＝ 0.0098ρP （2—4）式中：GP — 静液压⼒梯度，MPa/m。
地层压⼒当量密度ρP计算公式：ρP ＝PP/0.0098 Hm ＝ 102 GP （2—5）在钻井过程中遇到的地层压⼒可分为三类：正常地层压⼒：ρP＝1.0～1.07 g/cm3；异常⾼压：ρP＞1.07 g/cm3；异常低压：ρP＜1.0 g/cm3。
三、地层破裂压⼒Pf地层破裂压⼒是指某⼀深度处地层抵抗⽔⼒压裂的能⼒。
当达到地层破裂压⼒时，地层原有的裂缝扩⼤延伸或⽆裂缝的地层产⽣裂缝。
从钻井安全⽅⾯讲，地层破裂压⼒越⼤越好，地层抗破裂强度就越⼤，越不容易被压漏，钻井越安全。
⼀般情况下，地层破裂压⼒随着井深的增加⽽增加。
所以，上部地层（套管鞋处）的强度最低，易于压漏，最不安全，所以在设计时应保证下⼊⾜够深度的套管以提⾼裸眼井段上部的地层破裂压⼒。
1．地层破裂压⼒Pf计算公式Pf ＝0.0098ρf Hf （2—6）式中：Pf —地层破裂压⼒，MPa；ρf —地层破裂压⼒当量密度，g/cm3；Hf—漏失层垂直深度，m。
学习任务一：井底压力平衡计算
大小取决于液体的密度和液体的垂直高度，与 液柱的横向尺寸及形状无关。 • 静液压力梯度是指每增加单位垂直深度静液压 力的变化量。静液压力梯度受液体密度的影响 和含盐浓度、气体的浓度以及温度梯度的影响。 含盐浓度高会使静液压力梯度增大，溶解气体 量增加和温度增高则会使静液压力梯度减小。
H/2 H
二、静液压力
F 1Pa 1 N m2
一、压 力
• 1Pa是1 m2面积上受到1N的力。 • 根据需要，有时用千帕（KPa）或兆帕（MPa），大多数我们接触的是
MPa ，他们的关系是： 1KPa=1×103 Pa 1MPa=1×103 KPa
• 从压力的概念中kgf我cm们2 可见，压力与力和面积有关。 • 工程大1气M压Pa 10.194的k换gf 算/ c关m2系是 1kgf / cm2 98.067 KPa
二、静液压力
静液压力梯度的计算
根据压力梯度的定义可知，其计算公式为： G=P/H=ρg
式中：G—压力梯度，kPa/m（MPa/m） P—静液压力，kPa（MPa） H—液柱的垂直高度，m Ρ—液体密度，g/cm3 g—重力加速度，9.81（0.00981）
用压力梯度的定义，静液压力的公式也可以写成： 静液压力=压力梯度×垂深 （P=G×H）
• 解：因为圆柱体放在桌面上，其作用在桌面的力等于它的重力，因此 根据压力概念：
• 压力=重力/底面积
•
=5÷(πd2/4)=5 ÷(3.14×102/4)
•
=5kg ÷78.54cm2=0.06246kgf/cm26.246kPa
二、静液压力
静液压力：由液体自身重量产生的力。 • 静液压力是由静止液体的重力产生的压力。其
学习任务一：井底压力平衡计算
H/2 H
二、静液压力
F 1Pa 1 N m2
一、压 力
• 1Pa是1 m2面积上受到1N的力。 • 根据需要，有时用千帕（KPa）或兆帕（MPa），大多数我们接触的是
MPa ，他们的关系是： 1KPa=1×103 Pa 1MPa=1×103 KPa
• 从压力的概念中kgf我cm们2 可见，压力与力和面积有关。 • 工程大1气M压Pa 10.194的k换gf 算/ c关m2系是 1kgf / cm2 98.067 KPa
二、静液压力
静液压力梯度的计算
根据压力梯度的定义可知，其计算公式为： G=P/H=ρg
式中：G—压力梯度，kPa/m（MPa/m） P—静液压力，kPa（MPa） H—液柱的垂直高度，m Ρ—液体密度，g/cm3 g—重力加速度，9.81（0.00981）
用压力梯度的定义，静液压力的公式也可以写成： 静液压力=压力梯度×垂深 （P=G×H）
• 解：因为圆柱体放在桌面上，其作用在桌面的力等于它的重力，因此 根据压力概念：
• 压力=重力/底面积
•
=5÷(πd2/4)=5 ÷(3.14×102/4)
•
=5kg ÷78.54cm2=0.06246kgf/cm26.246kPa
二、静液压力
静液压力：由液体自身重量产生的力。 • 静液压力是由静止液体的重力产生的压力。其
学习任务一：井底压力平衡计算
压裂液
压裂液1油层造缝机理 (2)1.1 油层压裂原理 (2)1.2裂缝形成 (3)1.3影响裂缝形成的因素 (5)1.4油层水力压裂的作用 (5)2压裂液性能及分类 (6)3水基压裂液 (8)3.1天然植物胶水基压裂液 (8)3.2纤维素衍生物压裂液 (15)3.3合成聚合物压裂液 (16)3.4水基压裂液添加剂 (18)4油基压裂液 (29)4.1稠化油压裂液 (29)4.2油基冻胶压裂液 (29)5泡沫压裂液 (31)5.1泡沫压裂液的组成 (31)5.2泡沫压裂液的性能及表征 (33)5.3影响泡沫压裂液性能的因素 (35)6清洁压裂液 (36)6.1粘弹性表面活性剂压裂液的特点 (37)6.2清洁压裂液的流变性能和应用性能 (37)6.3清洁压裂液的现场施工工艺及应用情况 (40)7压裂液性能评价 (41)7.1裂缝几何尺寸与压裂液粘度的关系 (41)7.2压裂液滤失性 (41)7.3压裂液流变学 (42)7.4压裂液流变性 (44)8压裂工艺技术 (49)8.1选井选层 (49)8.2压裂施工工艺 (49)8.3高砂比压裂技术 (50)8.4人工隔层控制垂向裂缝高度技术 (50)参考文献 (53)油层水力压裂，简称为油层压裂或压裂，是20世纪40年代发展起来的—项改造油层渗流特性的工艺技术，是油气井增产、注水井增注的一项重要工艺措施。
它是利用地面高压泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，随即在井底附近形成高压。
此压力超过井底附近地层应力及岩石的抗张强度后，在地层中形成裂缝。
继续将带有支撑剂的液体注入缝中，使缝向前延伸，并填以支撑剂。
这样在停泵后即可形成一条足够长，具有一定高度和宽度的填砂裂缝，从而改善油气层的导流能力，达到油气增产的目的(如图3-1)。
图3-1压裂过程示意图在提高油气产量和可采储量方面，水力压裂起着重要的作用。
1947年出现的压裂技术已成为标准的开采工艺，到1981年压裂作业数量已超过80万井次，至1988年，作业总数发展至100万井次以上，大约近代完钻井数的35%~40%进行了水力压裂。
压裂中不同压力的概念(2014.09.12)
BHTP
BHP 井底处理压力、井底压力，井眼中处理井段中段的压力。 压力液流经射孔井段限流区域时产生的压力损耗。 弯曲度，压裂液流经射孔孔眼与主裂缝之间限流区发生的压力损失。
NWBF ISIP
由近井效应产生的总压力损失，等于射孔孔眼压力与弯曲压力之和。 ISDP 停泵瞬时的井底注入压力，此时，所有基于流体摩擦产生的压力损耗均等于零。 地层作用在支撑剂上的压力，保持裂缝张开的最小压力，等于孔隙压力效应所允许的的最小水平应力。 缝内使裂缝不断发育的压力，随裂缝几何参数的变化而变化。 压裂液流经射孔孔眼及任何弯曲限流曲进入裂缝后的压裂中的压力。 裂缝流体中超过使裂缝保持张开的那部分压力，压裂液中使裂缝张开并产生裂缝宽度的能量。
������_������������������
������_ℎ������������������ ������_(������������������������ ������������������
������_ℎ 流体压头静水压力或流体压头，由井眼中的流体液柱压力产生，井壁摩擦压力，此压力是当流体注入井眼时由摩擦效应产生的压力损失。
������_������������
〖∆������〗_������������ ∆������_������������������������ 〖∆������〗_(������������������������ ������_������������������ ������_������
������_������������������
������_������ ������_������������������
井底注入压力
������_������������=������_������������������+������_ℎ������������������−������_(������������������������ ������������������������������������������������)
第6章水力压裂
KC f φ −3 C ΙΙ = 4 . 3 × 10 ∆ P µ f
1/ 2
Cf—油藏综合压缩系数
图6-3 滤失后 地层中 压力分 布示意 图
压缩并使油藏流 体流动的压差 使压裂液滤失于 储层内的压差 裂缝壁面滤 饼的压力差
（三）具有造壁性压裂液滤失系数CⅢ
具有固相颗粒及添加有防滤失剂的压裂液，滤失速度受造壁性控制
三、压裂液流变性
(一)各类压裂液的流变曲线 1.牛顿压裂液(A曲线) . 压裂液( 曲线)
Cr α = 1− Cb
在地层破裂前，井壁上的最小总周向应力应为地应 地应 力、井筒内压及液体渗滤所引起的周向应力之和： 井筒内压及液体渗滤所引起的周向应力
1 − 2ν σ θ = (3σ y − σ x ) − Pi + (Pi − Ps )α 1 −ν
二、造缝条件
（一）形成垂直裂缝的条件 当井壁上存在的周向应力达到井壁岩石的水平方向的抗 水平方向的抗 垂直于水平应力的方向上产生脆性破裂， 拉强度时，岩石将在垂直于水平应力 拉强度 垂直于水平应力 即在与周向应力相垂直的方向上产生垂直裂缝。 造缝条件为：
3.压裂液径向渗入地层所引的井壁应力 3.压裂液径向渗入地层所引的井壁应力 由于注入井中的高压液体在地层破裂前，渗入井筒 周围地层中，形成了另外一个应力区，它的作用是增大 了井壁周围岩石中的应力。 增加的周向应力值为：
1 − 2ν σ θ = (Pi − Ps )α 1 −ν
4.井壁上的最小总周向应力
滤失系数CⅢ是由实验方法测定
加压口
滤 失 量 ml
α
V sp
tg α = m
筛座 （含滤纸或岩心片） 出液口 图6-4 静滤失仪示意图
第九章 井底常压法压井
重量； v0---原钻井液容积。见例-
例 已知原浆密度0=1.20g/cm3,要加重到1=1.35 g/cm3,欲配制新浆容积V1=191m3。 求（1）重晶石的袋数； （2）重晶石增加的体积。 解（1）求重晶石的重量
根据公式 G SV1(1 0 ) S 0
=4.25191(1.35-1.2)/(4.25-1.20)
司钻法压井立管压力和套管压力的变化 规律见图9---1
图9---1
0-t1气柱到井口 tt1 - t2 排气 t2- t3重浆从井口到井底 t3- t4重浆从井底到井口
工程师法压井步骤
1、计算压井所需的基本数据 2、填写压井施工单 3、配制压井钻井液 4、压井
1、计算压井所需的基本数据
同司钻压井法。
=33922Kg 每袋重晶石50Kg,重晶石袋数为
3392250=799袋 (2)重晶石的体积=33.922/4.25=7.982m3
5、压井液从井口到井底的时间T1 ： T1=V钻具H/60Q
6、压井液从井底到井口的时间T2 ： T2=V环空H/60Q
Q---为压井排量,公升/秒
7、允许关井套压 P关套= Pf -0.0098mHf P关套__允许关井套压,MPa
第九章 井底常压法压井
一、压井方法 二、压井原理 三、压井计算 四、压井步骤 五、压井注意事项
一、井底常压 法压井：
1、司钻压井法 2、工程师压井法
1、司钻法：又称二次循环法。压井过 程中需要循环两周钻井液。
第一循环周，用原浆将环空中被 污染的泥浆顶替到地面，同时配制压 井钻井液。
第二循环周，用压井钻井液将原浆 顶替到地面。
2、填写压井施工单
同司钻压井法。
3、配制压井钻井液
例 已知原浆密度0=1.20g/cm3,要加重到1=1.35 g/cm3,欲配制新浆容积V1=191m3。 求（1）重晶石的袋数； （2）重晶石增加的体积。 解（1）求重晶石的重量
根据公式 G SV1(1 0 ) S 0
=4.25191(1.35-1.2)/(4.25-1.20)
司钻法压井立管压力和套管压力的变化 规律见图9---1
图9---1
0-t1气柱到井口 tt1 - t2 排气 t2- t3重浆从井口到井底 t3- t4重浆从井底到井口
工程师法压井步骤
1、计算压井所需的基本数据 2、填写压井施工单 3、配制压井钻井液 4、压井
1、计算压井所需的基本数据
同司钻压井法。
=33922Kg 每袋重晶石50Kg,重晶石袋数为
3392250=799袋 (2)重晶石的体积=33.922/4.25=7.982m3
5、压井液从井口到井底的时间T1 ： T1=V钻具H/60Q
6、压井液从井底到井口的时间T2 ： T2=V环空H/60Q
Q---为压井排量,公升/秒
7、允许关井套压 P关套= Pf -0.0098mHf P关套__允许关井套压,MPa
第九章 井底常压法压井
一、压井方法 二、压井原理 三、压井计算 四、压井步骤 五、压井注意事项
一、井底常压 法压井：
1、司钻压井法 2、工程师压井法
1、司钻法：又称二次循环法。压井过 程中需要循环两周钻井液。
第一循环周，用原浆将环空中被 污染的泥浆顶替到地面，同时配制压 井钻井液。
第二循环周，用压井钻井液将原浆 顶替到地面。
2、填写压井施工单
同司钻压井法。
3、配制压井钻井液
水力压裂闭合压力确定方法研究.kdh
第12卷第2期重庆科技学院学报（自然科学版）2010年4月收稿日期：2009-09-06作者简介：孙翠容（1982-），女，四川遂宁人，西南石油大学石油工程学院在读硕士研究生，研究方向为油气藏开发工程。
闭合压力是指已存在裂缝张开的最小缝内流体作用在裂缝面的平均压力［1］。
它有别于地层最小主应力，但是又与最小主应力有关。
在均质、单层内进行压裂时，闭合压力就等于压裂层的最小主应力。
当裂缝穿过无论在横向或纵向非均质的多层时，由于各层及其内部的最小主应力不同，作用于裂缝高度剖面上的应力也不相同，这时裂缝的闭合应力就是穿过各层的最小主应力的平均应力；因此，闭合应力是裂缝（在无支撑剂条件下）自由闭合的整体特性参数。
在此介绍几种闭合压力的矿场测试确定方法。
1矿场测试方法1.1阶梯注入测试首先以阶梯变化的方式注入足够排量的液体以造成一条裂缝，紧接着以恒定的速率返排，返排率用油嘴、调节阀或速率控制器控制［1，2］。
阶梯注入测试中，各个注入阶段的持续时间应该相等而且可以相对较短，如图1所示。
在整个连续注液阶段中，注液增量应该大致相同。
当阶梯注入测试作为回流或递减测试的一部分时，最后的泵注阶段持续的时间应该较长（通常为5～10min ），从而确保形成尺寸足够的裂缝。
最后根据各泵入阶段末期的井底压力与注入速率的交汇曲线推断出裂缝闭合压力和延伸压力。
1.2回流测试回流测试与阶梯注入测试相结合可以很好地确定闭合压力（见图2）［1,2］。
回流测试是指以恒定速率回流一段时间，该速率为最后注入速率的1/6～1/4。
由于阶梯注入结束时裂缝已经形成，回流期间裂缝正在闭合及闭合后的压力响应呈两条明显不同的剖面。
闭合压力正是由表示这两个阶段的两条直线（或两条曲线的切线）的交点来确定。
该测试方法的关键在于，压力下降期间保持稳定的回流速度。
所以，需要有一个现场流量调节器测量并控制回流速度。
1.3平衡试验法用于确定裂缝闭合压力的新型平衡试验是一种与常规泵注/关井/压力递减试验方法类似的泵注试验［3,4］。
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Ｐ
（ ８ ）
式 中： Ｐ为流 体密 度 ， ｋ ｇ ／ ｍ ； ｒ ｔ 为 孔 眼数 ； ｄ为： ｆ Ｌ ｌ ￣ 直径 ， ｍ； ｃ为孔 眼 流量 系数 ； Ｄ Ｅ Ｎ 为孔 密 ，Ｔ Ｌ ／ ｍ； ｈ为施 工 层 段有 效 打 开 厚 度 ， ｍ； ｐ ｌ 为基液密度 ， ｋ ｇ ／ ｍ ３ ； ｐ 为 支 撑 剂 体 积 密度 ， ｋ ｇ ／ ｍ 为支撑 剂视 密 度 ， ｋ ｇ ／ ｍ ； ｃ 为砂 比。 压裂施 工过 程 中 ．前 置液施 工结 束 后进 行携 砂 液 作业时， 砂 子对 ： ｆ Ｌ ｌ ￣的磨 蚀使 孔径 变 大 ， 孔 眼流 量系 数
在孔 眼处起 裂 ，流体 将通过 套 管外窄 小 的环空 进 入裂 缝， 并 且该 通道 与裂 缝主体 相连 处形 成尖 点 ， 严 重 阻碍 流体 与支 撑剂进 入 。 ３ ） 多 裂缝 现象 。 在斜 井与 长井 段压 裂过 程 中 ， 产生 许 多平 行 的 、 相互 竞 争 的裂 缝 ， 因为 这
（ ７ ）
静 水 压力 ， ＭＰ ａ ； Ａ ｓ ， ａ ｓ ， △ ｐ 分别 为井 筒 摩 阻 、 射
孔孔 眼摩 阻和近井 弯 曲摩 阻 ， ＭＰ ａ 。 ２ ． １ 井筒摩 阻 Ｌ ｏ ｒ ｄ等 利 用 前 人 的 实 验 资 料 建 立 了 溶 胶 及 混 砂
盟
ｌ ＋ 盟
不 能通 过这些 裂缝 ， 导致 只进 液不进 砂 的情 况 ， 给正 常 施 工带来 危 害 。因此 ， 在 压裂 施工 过程 中 ， 准 确 计算井 底 压力对 于压 裂裂 缝扩 展模 拟 、压 后产 能评 价 乃至施
式 中： Ｇ， 尸分 别 为 ＨＰ Ｇ稠 化 剂 和支 撑 剂 的质 量 浓 度 ，
ｋ ｇ ／ ｍ ； 为 管 柱 内压 裂 液 平 均 流 速 ， ｍ／ ｓ ； Ｑ 为 注 入 排
量， ｍ３ ／ ｍｉ ｎ ； Ｄ 为油管 内径 ， ｍ ｌ Ｔ ｌ 。 将式（ ４ ） 代 入式 （ ３ ） 得：
ｌ ｎ １ ２． ３８ － Ｄ ×１ ． １ ５ ４×ｌ ０－ － ４
程 中混 砂液 管线 摩 阻 （ 即井筒摩 阻 ） 。 ２ ． ２ 射 孔孔 眼摩 阻 射： ｆ Ｌ ： ｆ Ｌ 眼摩 阻 的计算 公 式为
０ ． ０ ０ ０ ２＠ ａ ｐ ｐ ｅ ｆ一 － 一 ２ ４
１ ０ 儿 ｄ ０
工 成功 完成具 有重 要意 义 。
２ 井 底 压 力 计 算 方 法
液摩 阻 的计算 方法 ｌ ｌ ３ ］ 。 由于铰链 ＨＰ Ｇ 和 ＨＰ Ｇ 溶胶 的
摩阻 差别 不大 ，因而 Ｌ ｏ ｒ ｄ等 采用 ＨＰ Ｇ溶 胶 的 数据 提 出 了降阻 比 的概念 ：
ｐ 。 分别 为溶 胶 或混砂 溶 胶 、 清水 的摩 阻 ， 式中： ａ ｐ 。 ａ
．
，
随之 增加 。孔 径 和： ｆ Ｌ ｌ ￣ 流 量系 数对 射： ｆ Ｌ ： ｆ Ｌ ｌ ￣ 摩 阻均 有
－ － －
＝
一
等× ２ Ｉ ８ ３ ８ × ｌ ０ ～ 一
一
０ ． １ ６ ３ ９ １ ｎ ｆ ８ ． ３ ４ ７ Ｇ） 一 ｅ
× ２ ． ３ ３ ６ Ｘ １ ０’ Ｐ
（ ５ ）
通 过式 （ ５ ） 可 以求 出降 阻 比 ， 然 后根 据 工程 流 体力
学 相关 理论 方法 ， 求 出管 线清水 摩 阻 ， 进 而 求 出压 裂过
度 井压 裂过程 中 ， 随着裂 缝缝 高 的增 加 ， 起裂 点 附近 常
壁上 的流 动液 体为 层流 状态 下 的黏 弹性 液体 ，此处 的 雷诺数 较低 ， 固体颗 粒浓 度 也较低 ； 而流 动 中心 的颗 粒 浓 度 和雷诺 数较 高 ， 形成 高浓 度 的流 核 。因此 ， 将 经 验
第２ Ｏ卷 第 ３期
李 达， 等． 压 裂 施 工 过 程 中 的井 底 压 力 计 算
射孑 Ｌ 孑 Ｌ 眼摩 阻主 要 由射 孔数 量不 足 、孔 眼清 洁差
现象 ， 即在 流 动过 程 中 ， 因 固体 颗 粒脱 离 了管 壁 ． 在 管
或 堵塞 严重 等 因素造成 。导 致近井 弯 曲摩 阻 的原 因主 要有 ： １ ） 井斜 方位 与远 场裂缝 延伸 方 向不一 致 。 在大 斜
Hale Waihona Puke 公 式修 正为 Ｉ ｎ １
ｏｒ
：
出现裂缝 拐弯 ， 从而 产生 裂缝 弯 曲现 象 。 ２ ） 射孔方 位 与
远场 裂缝 面不一 致 。 如 果二 者夹角很 大 ， 导致 裂缝 不会
２ ． ３ ８ 一 ：
— ０ ． ６ ０ １ ７ 一 ０ ． １ ６ ３ ９ ｌ ｎ（ ８ ． ３ ４ ７ Ｇ） 一
些裂缝 不 能满足 支撑 剂进入 的最 低要 求 ，所 以支撑 剂
无法通 过这 些裂缝 。
下
ｅ
× ２ ． ３ ３ ６ ×１ ０ ～Ｐ
（ ３ ）
其中
．
： × ２ ． １ ２ × １ ０ ４
Ｄ
（ ４ ）
在 压裂 过程 中 。压 裂液 与支 撑剂 由井筒 进 入 主裂 缝前 ， 通 常存 在近 井摩 阻 。 在 斜井 或射 孔不 当井 的压 裂 施工中， 存在 较高 的近井 摩 阻 ｓ 。 。较 高 的近井 摩 阻导 致 较高 的静 压力 ， 限制 近井 筒缝宽 ， 增加 意外 脱 砂 的可 能性 ．致使 裂缝长 度 、导流 能力等 参数 达不 到 预期 要 求： 同时 ， 在 近井 简地 带 经 常 出现 多 裂缝 现 象 ， 支 撑 剂
针 对压 裂施工 过程 的特 点 ，建 立井 Ｉ ＝ Ｉ 压 力 折算 井 底 压力模 型 ：
（ ６ ）
ｐ ｗ ｆ ＝ ｈ 十 ｐ ｈ 一 △ Ｐ ｂ — ａ ｐ ｒ ｆ 一 Ｐ
（ １ ）
其中
ｎ ＝ Ｄ Ｅ Ｎｈ
Ｊ ９ ：
式 中： Ｐ ， Ｐ ， Ｐ 分 别 为井底 压力 、井 口压力 和压 裂 液
（ ８ ）
式 中： Ｐ为流 体密 度 ， ｋ ｇ ／ ｍ ； ｒ ｔ 为 孔 眼数 ； ｄ为： ｆ Ｌ ｌ ￣ 直径 ， ｍ； ｃ为孔 眼 流量 系数 ； Ｄ Ｅ Ｎ 为孔 密 ，Ｔ Ｌ ／ ｍ； ｈ为施 工 层 段有 效 打 开 厚 度 ， ｍ； ｐ ｌ 为基液密度 ， ｋ ｇ ／ ｍ ３ ； ｐ 为 支 撑 剂 体 积 密度 ， ｋ ｇ ／ ｍ 为支撑 剂视 密 度 ， ｋ ｇ ／ ｍ ； ｃ 为砂 比。 压裂施 工过 程 中 ．前 置液施 工结 束 后进 行携 砂 液 作业时， 砂 子对 ： ｆ Ｌ ｌ ￣的磨 蚀使 孔径 变 大 ， 孔 眼流 量系 数
在孔 眼处起 裂 ，流体 将通过 套 管外窄 小 的环空 进 入裂 缝， 并 且该 通道 与裂 缝主体 相连 处形 成尖 点 ， 严 重 阻碍 流体 与支 撑剂进 入 。 ３ ） 多 裂缝 现象 。 在斜 井与 长井 段压 裂过 程 中 ， 产生 许 多平 行 的 、 相互 竞 争 的裂 缝 ， 因为 这
（ ７ ）
静 水 压力 ， ＭＰ ａ ； Ａ ｓ ， ａ ｓ ， △ ｐ 分别 为井 筒 摩 阻 、 射
孔孔 眼摩 阻和近井 弯 曲摩 阻 ， ＭＰ ａ 。 ２ ． １ 井筒摩 阻 Ｌ ｏ ｒ ｄ等 利 用 前 人 的 实 验 资 料 建 立 了 溶 胶 及 混 砂
盟
ｌ ＋ 盟
不 能通 过这些 裂缝 ， 导致 只进 液不进 砂 的情 况 ， 给正 常 施 工带来 危 害 。因此 ， 在 压裂 施工 过程 中 ， 准 确 计算井 底 压力对 于压 裂裂 缝扩 展模 拟 、压 后产 能评 价 乃至施
式 中： Ｇ， 尸分 别 为 ＨＰ Ｇ稠 化 剂 和支 撑 剂 的质 量 浓 度 ，
ｋ ｇ ／ ｍ ； 为 管 柱 内压 裂 液 平 均 流 速 ， ｍ／ ｓ ； Ｑ 为 注 入 排
量， ｍ３ ／ ｍｉ ｎ ； Ｄ 为油管 内径 ， ｍ ｌ Ｔ ｌ 。 将式（ ４ ） 代 入式 （ ３ ） 得：
ｌ ｎ １ ２． ３８ － Ｄ ×１ ． １ ５ ４×ｌ ０－ － ４
程 中混 砂液 管线 摩 阻 （ 即井筒摩 阻 ） 。 ２ ． ２ 射 孔孔 眼摩 阻 射： ｆ Ｌ ： ｆ Ｌ 眼摩 阻 的计算 公 式为
０ ． ０ ０ ０ ２＠ ａ ｐ ｐ ｅ ｆ一 － 一 ２ ４
１ ０ 儿 ｄ ０
工 成功 完成具 有重 要意 义 。
２ 井 底 压 力 计 算 方 法
液摩 阻 的计算 方法 ｌ ｌ ３ ］ 。 由于铰链 ＨＰ Ｇ 和 ＨＰ Ｇ 溶胶 的
摩阻 差别 不大 ，因而 Ｌ ｏ ｒ ｄ等 采用 ＨＰ Ｇ溶 胶 的 数据 提 出 了降阻 比 的概念 ：
ｐ 。 分别 为溶 胶 或混砂 溶 胶 、 清水 的摩 阻 ， 式中： ａ ｐ 。 ａ
．
，
随之 增加 。孔 径 和： ｆ Ｌ ｌ ￣ 流 量系 数对 射： ｆ Ｌ ： ｆ Ｌ ｌ ￣ 摩 阻均 有
－ － －
＝
一
等× ２ Ｉ ８ ３ ８ × ｌ ０ ～ 一
一
０ ． １ ６ ３ ９ １ ｎ ｆ ８ ． ３ ４ ７ Ｇ） 一 ｅ
× ２ ． ３ ３ ６ Ｘ １ ０’ Ｐ
（ ５ ）
通 过式 （ ５ ） 可 以求 出降 阻 比 ， 然 后根 据 工程 流 体力
学 相关 理论 方法 ， 求 出管 线清水 摩 阻 ， 进 而 求 出压 裂过
度 井压 裂过程 中 ， 随着裂 缝缝 高 的增 加 ， 起裂 点 附近 常
壁上 的流 动液 体为 层流 状态 下 的黏 弹性 液体 ，此处 的 雷诺数 较低 ， 固体颗 粒浓 度 也较低 ； 而流 动 中心 的颗 粒 浓 度 和雷诺 数较 高 ， 形成 高浓 度 的流 核 。因此 ， 将 经 验
第２ Ｏ卷 第 ３期
李 达， 等． 压 裂 施 工 过 程 中 的井 底 压 力 计 算
射孑 Ｌ 孑 Ｌ 眼摩 阻主 要 由射 孔数 量不 足 、孔 眼清 洁差
现象 ， 即在 流 动过 程 中 ， 因 固体 颗 粒脱 离 了管 壁 ． 在 管
或 堵塞 严重 等 因素造成 。导 致近井 弯 曲摩 阻 的原 因主 要有 ： １ ） 井斜 方位 与远 场裂缝 延伸 方 向不一 致 。 在大 斜
Hale Waihona Puke 公 式修 正为 Ｉ ｎ １
ｏｒ
：
出现裂缝 拐弯 ， 从而 产生 裂缝 弯 曲现 象 。 ２ ） 射孔方 位 与
远场 裂缝 面不一 致 。 如 果二 者夹角很 大 ， 导致 裂缝 不会
２ ． ３ ８ 一 ：
— ０ ． ６ ０ １ ７ 一 ０ ． １ ６ ３ ９ ｌ ｎ（ ８ ． ３ ４ ７ Ｇ） 一
些裂缝 不 能满足 支撑 剂进入 的最 低要 求 ，所 以支撑 剂
无法通 过这 些裂缝 。
下
ｅ
× ２ ． ３ ３ ６ ×１ ０ ～Ｐ
（ ３ ）
其中
．
： × ２ ． １ ２ × １ ０ ４
Ｄ
（ ４ ）
在 压裂 过程 中 。压 裂液 与支 撑剂 由井筒 进 入 主裂 缝前 ， 通 常存 在近 井摩 阻 。 在 斜井 或射 孔不 当井 的压 裂 施工中， 存在 较高 的近井 摩 阻 ｓ 。 。较 高 的近井 摩 阻导 致 较高 的静 压力 ， 限制 近井 筒缝宽 ， 增加 意外 脱 砂 的可 能性 ．致使 裂缝长 度 、导流 能力等 参数 达不 到 预期 要 求： 同时 ， 在 近井 简地 带 经 常 出现 多 裂缝 现 象 ， 支 撑 剂
针 对压 裂施工 过程 的特 点 ，建 立井 Ｉ ＝ Ｉ 压 力 折算 井 底 压力模 型 ：
（ ６ ）
ｐ ｗ ｆ ＝ ｈ 十 ｐ ｈ 一 △ Ｐ ｂ — ａ ｐ ｒ ｆ 一 Ｐ
（ １ ）
其中
ｎ ＝ Ｄ Ｅ Ｎｈ
Ｊ ９ ：
式 中： Ｐ ， Ｐ ， Ｐ 分 别 为井底 压力 、井 口压力 和压 裂 液